(57)【要約】【課題】動摩擦係数の低下を招くことなく相手部材との引っ掛かりを抑止できるシンクロナイザ用摩擦摺動部材を提供する。【解決手段】摩擦摺動部材として機能するシンクロナイザリング２２の内周面２２−１は、小径側２２−４が大径側２２−５より先にクラッチギヤのギヤコーン面と接触する。ギヤコーン面と先に接触する内周面２２−１の小径側２２−４には固体潤滑剤被膜４２が形成されており、かつギヤコーン面と後に接触する内周面２２−１の大径側２２−５には固体潤滑剤被膜４２が形成されていない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材に対して回転軸まわりの回転運動を同期させるために、摩擦摺動面が該相手部材と接触することで該相手部材への摩擦力を発生するシンクロナイザ用摩擦摺動部材であって、
前記摩擦摺動面は、回転軸方向の一方側が他方側より先に前記相手部材と接触し、
前記摩擦摺動面における回転軸方向の一方側には固体潤滑剤被膜が形成されており、かつ他方側には固体潤滑剤被膜が形成されていないことを特徴とするシンクロナイザ用摩擦摺動部材。
【請求項２】
請求項１に記載のシンクロナイザ用摩擦摺動部材であって、
前記摩擦摺動面における固体潤滑剤被膜が形成されている面積比率は、１０％以上かつ３０％以下であることを特徴とするシンクロナイザ用摩擦摺動部材。
【請求項３】
第１摩擦摺動面が形成されたシンクロナイザリングと、第２摩擦摺動面が設けられた歯車と、を有し、シンクロナイザリングの第１摩擦摺動面が歯車の第２摩擦摺動面と接触することで発生する摩擦力によって、シンクロナイザリングと歯車とで回転軸まわりの回転運動の同期化が行われて変速動作が可能なシンクロメッシュ式の変速機であって、
前記第１摩擦摺動面は、回転軸方向の一方側が他方側より先に前記第２摩擦摺動面と接触し、
前記第１摩擦摺動面における回転軸方向の一方側には固体潤滑剤被膜が形成されており、かつ他方側には固体潤滑剤被膜が形成されていないことを特徴とする変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンクロナイザ（同期噛合機構）に用いられる摩擦摺動部材、及びシンクロメッシュ式の変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシンクロナイザ用摩擦摺動部材の一例が特開平８−１５２０２８号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１のシンクロナイザリングにおいては、摩擦材及び摩擦調整材をバインダー樹脂中に分散してなるコーティング液をスプレーコート法またはディッピング法により摩擦摺動面にコーティングすることで、摩擦摺動面に固体潤滑剤被膜を形成している。ここで、摩擦材はカーボンファイバーであり、摩擦調整材はアルミナ粒子、二硫化モリブデン粒子及びカーボン粒子よりなる群から選ばれる１種または２種以上であり、バインダー樹脂はＰＴＦＥを含有するポリアミドイミド樹脂である。このような構成による被膜を形成することで、耐摩耗性、耐久性、相手部材への耐攻撃摩耗性の向上を図っている。
【０００３】
その他にも、特許文献２のシンクロナイザリングが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５２０２８号公報
【特許文献２】特開平９−１７６８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シンクロナイザ用摩擦摺動部材において固体潤滑剤被膜が形成されている場合は、動摩擦係数が低下するため同期作用が低下してしまう。一方、固体潤滑剤被膜が形成されていない場合は、動摩擦係数の低下を招くことはないが、相手部材との引っ掛かりが発生しやすくなってしまい、変速動作を円滑に行うことが困難となってしまう。
【０００６】
本発明は、動摩擦係数の低下を招くことなく相手部材との引っ掛かりを抑止できるシンクロナイザ用摩擦摺動部材を提供することを目的とする。また、本発明は、変速動作を円滑に行うことができる変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るシンクロナイザ用摩擦摺動部材は、相手部材に対して回転軸まわりの回転運動を同期させるために、摩擦摺動面が該相手部材と接触することで該相手部材への摩擦力を発生するシンクロナイザ用摩擦摺動部材であって、前記摩擦摺動面は、回転軸方向の一方側が他方側より先に前記相手部材と接触し、前記摩擦摺動面における回転軸方向の一方側には固体潤滑剤被膜が形成されており、かつ他方側には固体潤滑剤被膜が形成されていないことを要旨とする。
【０００８】
本発明によれば、摩擦摺動面における相手部材と先に接触する側には固体潤滑剤被膜が形成されており、かつ相手部材と後に接触する側には固体潤滑剤被膜が形成されていない。上記のように、摩擦摺動面に固体潤滑剤被膜を部分的に形成することにより、動摩擦係数の低下を招くことなく相手部材との引っ掛かりを抑止することができる。
【０００９】
本発明に係るシンクロナイザ用摩擦摺動部材において、前記摩擦摺動面における固体潤滑剤被膜が形成されている面積比率は、１０％以上かつ３０％以下であるものとすることもできる。こうすれば、動摩擦係数の低下をより確実に防止することができるとともに、相手部材との引っ掛かりをより確実に抑止することができる。
【００１０】
本発明に係る変速機は、第１摩擦摺動面が形成されたシンクロナイザリングと、第２摩擦摺動面が設けられた歯車と、を有し、シンクロナイザリングの第１摩擦摺動面が歯車の第２摩擦摺動面と接触することで発生する摩擦力によって、シンクロナイザリングと歯車とで回転軸まわりの回転運動の同期化が行われて変速動作が可能なシンクロメッシュ式の変速機であって、前記第１摩擦摺動面は、回転軸方向の一方側が他方側より先に前記第２摩擦摺動面と接触し、前記第１摩擦摺動面における回転軸方向の一方側には固体潤滑剤被膜が形成されており、かつ他方側には固体潤滑剤被膜が形成されていないことを要旨とする。
【００１１】
本発明によれば、シンクロナイザリングの第１摩擦摺動面と歯車の第２摩擦摺動面との間に関して、動摩擦係数の低下を招くことなく引っ掛かりを抑止することができるので、変速動作を円滑に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１３】
図１〜３は、本発明の実施形態に係るシンクロナイザ用摩擦摺動部材を含む変速機の構成の概略を示す図である。図１はシンクロメッシュの概略図を示し、図２はシンクロナイザリング及びクラッチギヤの斜視図を示し、図３はシンクロナイザリングの内周面の断面図を示す。本実施形態に係る変速機は、シンクロメッシュ式の変速機であり、回転軸１０、クラッチハブ１２、スリーブ１４、セレクタ１６、シンクロナイザキー１８、ばね２０、シンクロナイザリング２２、及びクラッチギヤ２４を備えている。
【００１４】
クラッチギヤ２４には、コーン状の傾斜外周面であるギヤコーン面２４−１が設けられており、回転軸１０方向の両端においてギヤコーン面２４−１の外径が異なる。このギヤコーン面２４−１がシンクロナイザリング２２と接触してシンクロナイザリング２２への摩擦力を発生するための摩擦摺動面として機能する。そして、クラッチギヤ２４にはスリーブ１４と噛み合うための歯２４−２が設けられている。クラッチギヤ２４の材質としては、例えばＳＣＭ４１５が用いられ、浸炭焼入れ焼戻しが行われている。
【００１５】
シンクロナイザリング２２においては、その内周面２２−１がコーン状の傾斜面となっており、回転軸１０方向の両端において内周面２２−１の内径が異なる。この内周面２２−１がクラッチギヤ２４と接触してクラッチギヤ２４への摩擦力を発生するための摩擦摺動面として機能する。ここで、図３に示すように、回転軸１０方向の両側に関し、内周面２２−１の内径が小さい方の側を小径側２２−４と称し、内周面２２−１の内径が大きい方の側を大径側２２−５と称する。本実施形態においては、回転軸１０に対する内周面２２−１の傾斜角度が回転軸１０に対するギヤコーン面２４−１の傾斜角度より大きくなるようにシンクロナイザリング２２及びクラッチギヤ２４が設計されている。これによって、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１は、小径側２２−４が大径側２２−５より先にクラッチギヤ２４のギヤコーン面２４−１と接触する。
【００１６】
そして、図３に示すように、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１には、面圧を高めるために、溝３２が回転軸１０方向に間隔をおいて形成されている。また、シンクロナイザリング２２の外周面２２−２には、スリーブ１４と噛み合うための歯２２−３が設けられている。なお、シンクロナイザリング２２の材質としては、例えば黄銅材が用いられる。
【００１７】
シンクロメッシュ式の変速機においては、セレクタ１６を介してスリーブ１４がいずれかのシンクロナイザリング２２側（図１ではＡ方向側）へ動かされると、シンクロナイザキー１８がスリーブ１４と同方向に移動することにより、シンクロナイザリング２２もスリーブ１４と同方向に移動する。このシンクロナイザリング２２の移動によりシンクロナイザリング２２の内周面２２−１がクラッチギヤ２４のギヤコーン面２４−１に接触して押し付けられることで、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１とクラッチギヤ２４のギヤコーン面２４−１との間に摩擦力が発生し、シンクロナイザリング２２とクラッチギヤ２４とで回転軸１０まわりの回転運動の同期化が行われる。ここで、内周面２２−１の小径側２２−４が内周面２２−１の大径側２２−５より先にギヤコーン面２４−１と接触する。スリーブ１４がさらに移動すると、スリーブ１４の歯１４−１がシンクロナイザリング２２の歯２２−３に接触することで、スリーブ１４とシンクロナイザリング２２とで回転運動の同期化が行われる。このとき、シンクロナイザキー１８はスリーブ１４から外され、ばね２０の力によりスリーブ１４側へ押さえ付けられる。スリーブ１４、シンクロナイザリング２２、及びクラッチギヤ２４で回転が同期すると、スリーブ１４の歯１４−１がシンクロナイザリング２２の歯２２−３及びクラッチギヤ２４の歯２４−２と噛み合い、変速動作が完了する。なお、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１とクラッチギヤ２４のギヤコーン面２４−１との間には、潤滑油が供給されている。
【００１８】
このように、本実施形態に係る変速機においては、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１がクラッチギヤ２４のギヤコーン面２４−１と接触することで発生する摩擦力によって、シンクロナイザリング２２とクラッチギヤ２４とで回転軸１０まわりの回転運動の同期化が行われて変速動作が可能である。なお、上記に説明した同期動作及び変速機の他の構成については既知のものであるため、より詳細な説明を省略する。
【００１９】
本実施形態においては、図３に示すように、摩擦摺動部材として機能するシンクロナイザリング２２の内周面２２−１における小径側２２−４には、固体潤滑剤被膜４２が形成されている。一方、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１における大径側２２−５には、固体潤滑剤被膜４２が形成されていない。ここで、内周面２２−１の小径側２２−４が内周面２２−１の大径側２２−５より先にギヤコーン面２４−１と接触するため、内周面２２−１におけるギヤコーン面２４−１と先に接触する側のみに固体潤滑剤被膜４２が形成されていることになる。上記のように、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１に固体潤滑剤被膜４２が部分的に形成されていることにより、動摩擦係数の低下を招くことなく相手部材との引っ掛かりを抑止することができる。
【００２０】
なお、ここでの固体潤滑剤被膜４２の具体例としては、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等をバインダーとして、ＭｏＳ2、ＰＴＦＥ、カーボン、ＷＳ、ＢＮの少なくとも１つを添加することにより構成される被膜を挙げることができる。
【００２１】
さらに、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１における固体潤滑剤被膜４２が形成されている面積比率については、１０％より低いと小径側２２−４の溝間におけるトップランド部に形成される被膜の均一性が保てなくなる傾向にあり、３０％より高いと動摩擦係数が低下する傾向にある。したがって、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１における固体潤滑剤被膜４２が形成されている面積比率は、１０％以上かつ３０％以下であることが好ましい。
【００２２】
ここで、本願発明者は、ピッチ０．６ｍｍ、トップランド幅０．１５ｍｍの溝３２が内周面２２−１に形成されたシンクロナイザリング２２を用いて、固体潤滑剤被膜４２の形成による引っ掛かり抑止効果を確認するための実験を行った。
【００２３】
「被膜の形成」
まずＮメチル２ピロリドンとメチルエチルケトンを溶媒とし、バインダーとしてポリアミド樹脂、固体潤滑剤としてＭｏＳ2を１０重量％添加して溶液を作成する。次に、溶剤により洗浄した後のシンクロナイザリング２２の内周面２２−１を大径側２２−５から面積比率８０％のマスキングを行う。その後、作成した溶液をシンクロナイザリング２２の内周面２２−１にスプレーコーティングして約２００℃で乾燥させる。以上の工程によって、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１に小径側２２−４から面積比率２０％の範囲でＭｏＳ2を含有する固体潤滑剤被膜４２を形成した。ここで形成された固体潤滑剤被膜４２の膜厚は略１５μｍであった。以下、この例を実施例１とする。
【００２４】
また、溶剤により洗浄した後のシンクロナイザリング２２の内周面２２−１を大径側２２−５から面積比率９０％のマスキングを行う。その後、ＰＴＦＥ樹脂をシンクロナイザリング２２の内周面２２−１にスプレーコーティングして常温で乾燥させる。以上の工程によって、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１に小径側２２−４から面積比率１０％の範囲でＰＴＦＥ樹脂を含有する固体潤滑剤被膜４２を形成した。ここで形成された固体潤滑剤被膜４２の膜厚は略７μｍであった。以下、この例を実施例２とする。
【００２５】
また、溶剤により洗浄した後のシンクロナイザリング２２の内周面２２−１を大径側２２−５から面積比率７０％のマスキングを行う。その後、ＭｏＳ2グラファイトをシンクロナイザリング２２の内周面２２−１にスプレーコーティングして常温で乾燥させる。以上の工程によって、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１に小径側２２−４から面積比率３０％の範囲でＭｏＳ2グラファイトを含有する固体潤滑剤被膜４２を形成した。ここで形成された固体潤滑剤被膜４２の膜厚は略１０μｍであった。以下、この例を実施例３とする。
【００２６】
「引っ掛かり特性確認実験」
上記の実施例１〜３及び比較例１（固体潤滑剤被膜４２無し）に関して、以下に説明する引っ掛かり特性（静摩擦特性）を確認する実験を行った。まず実車相当の慣性重量が付加されたクラッチギヤ２４を回転させる。次に、回転していないシンクロナイザリング２２の内周面２２−１をクラッチギヤ２４のギヤコーン面２４−１に所定の推力で押し付けることにより、クラッチギヤ２４の回転を停止させる。その後、停止したクラッチギヤ２４を回転させるときにシンクロナイザリング２２（あるいはクラッチギヤ２４）に作用するトルクを測定する。以上の動作を繰り返し、停止したクラッチギヤ２４を回転させるときに発生するピークトルクがどれだけ早期に（上記の動作を何回繰り返せば）なくなるかを調べた。なお、潤滑油は市販のものを使用し、潤滑油が十分に暖まった状態で実験を行った。
【００２７】
「動摩擦特性確認実験」
上記の実施例１〜３、比較例１（固体潤滑剤被膜４２無し）、及び比較例２（内周面２２−１全体にＭｏＳ2を含有する固体潤滑剤被膜４２を形成）に関して、以下に説明する動摩擦特性を確認する実験を行った。一定回転しているクラッチギヤ２４のギヤコーン面２４−１にシンクロナイザリング２２の内周面２２−１を所定の推力で押し付ける。このとき、クラッチギヤ２４からシンクロナイザリング２２に伝達されるトルクを測定し、このトルクから動摩擦係数を算出した。なお、上記の動作及び動摩擦係数の算出は繰り返し行った。また、潤滑油は市販のものを使用し、潤滑油が十分に暖まった状態で実験を行った。
【００２８】
引っ掛かり特性確認実験の結果を図４に、動摩擦特性確認実験の結果を図５，６に示す。ただし、図４では、ピークトルクがなくなるまでの繰り返し回数を比較例１における回数で割った値で（比較例１の結果を１として）実施例１〜３の結果を図示している。
【００２９】
図４に示すように、実施例１〜３では、比較例１より極めて早期に（実施例１，３では比較例１の約１／５、実施例２では比較例１の約１／１０の繰り返し回数で）ピークトルクがなくなっている。したがって、実施例１〜３のシンクロナイザリング２２によって、静摩擦係数を低下させることができ、非常に優れた引っ掛かり特性（静摩擦特性）を得ることができる。特に、実施例２のシンクロナイザリング２２については、引っ掛かり特性（静摩擦特性）の改善効果が大きい。ただし、耐荷重性能を重視する場合は、固体潤滑剤被膜４２中にＭｏＳ2が含まれていることが好ましい。
【００３０】
また、図５，６に示すように、実施例１〜３では、比較例１と同等の動摩擦係数が確保されている。したがって、実施例１〜３によれば、動摩擦係数の低下を招くことなく静摩擦係数を低下させることができる。そして、内周面２２−１全体に固体潤滑剤被膜４２を形成した比較例２では動摩擦係数が比較例１より大きく低下していることから、内周面２２−１に固体潤滑剤被膜４２を部分的に形成することの有効性が裏付けられている。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態においては、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１におけるギヤコーン面２４−１と先に接触する小径側２２−４には固体潤滑剤被膜４２が形成されており、かつ後に接触する内周面２２−１の大径側２２−５には固体潤滑剤被膜４２が形成されていない。上記のように、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１に固体潤滑剤被膜４２が部分的に形成されていることにより、クラッチギヤ２４との引っ掛かりを抑止することができる。したがって、変速動作を円滑に行うことができる。また、その際に、動摩擦係数の低下を招くこともない。
【００３２】
以上の説明においては、内周面２２−１の小径側２２−４が内周面２２−１の大径側２２−５より先にギヤコーン面２４−１と接触する場合であったため、内周面２２−１の小径側２２−４のみに固体潤滑剤被膜４２を形成した場合を説明した。ただし、回転軸１０に対するギヤコーン面２４−１の傾斜角度が回転軸１０に対する内周面２２−１の傾斜角度より大きくなるようにシンクロナイザリング２２及びクラッチギヤ２４が設計されていることにより、内周面２２−１の大径側２２−５が内周面２２−１の小径側２２−４より先にギヤコーン面２４−１と接触する場合も考えられる。その場合は、図７に示すように、ギヤコーン面２４−１と先に接触する内周面２２−１の大径側２２−５のみに固体潤滑剤被膜４２を形成し、かつ後に接触する内周面２２−１の小径側２２−４には固体潤滑剤被膜４２を形成しない。
【００３３】
さらに、本実施形態においては、クラッチギヤ２４のギヤコーン面２４−１の方に固体潤滑剤被膜４２を部分的に形成してもよい。ここで、シンクロナイザリング２２の場合と同様に、回転軸１０方向に関し、ギヤコーン面２４−１の外径が小さい方の側を小径側と称し、ギヤコーン面２４−１の外径が大きい方の側を大径側と称する。ギヤコーン面２４−１の小径側がギヤコーン面２４−１の大径側より先に内周面２２−１と接触する場合は、内周面２２−１と先に接触するギヤコーン面２４−１の小径側のみに固体潤滑剤被膜４２を形成し、かつ後に接触するギヤコーン面２４−１の大径側には固体潤滑剤被膜４２を形成しない。一方、ギヤコーン面２４−１の大径側がギヤコーン面２４−１の小径側より先に内周面２２−１と接触する場合は、ギヤコーン面２４−１の大径側のみに固体潤滑剤被膜４２を形成し、かつギヤコーン面２４−１の小径側には固体潤滑剤被膜４２を形成しない。さらに、シンクロナイザリング２２の内周面２２−１及びクラッチギヤ２４のギヤコーン面２４−１の両方に、固体潤滑剤被膜４２を部分的に形成してもよい。
【００３４】
また、固体潤滑剤被膜４２の形成方法については、実施例１〜３で説明した方法の他に、ＣＶＤ処理によっても固体潤滑剤被膜４２を形成することも可能である。さらに、ＰＴＦＥフィルムの接着によっても形成可能である。
【００３５】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】変速機のシンクロメッシュの概略構成を示す図である。
【図２】シンクロナイザリング及びクラッチギヤの概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態におけるシンクロナイザリングの内周面の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態におけるシンクロナイザリングの引っ掛かり特性の実験結果を示す図である。
【図５】本発明の実施形態におけるシンクロナイザリングの動摩擦特性の実験結果を示す図である。
【図６】比較例におけるシンクロナイザリングの動摩擦特性の実験結果を示す図である。
【図７】本発明の実施形態におけるシンクロナイザリングの内周面の他の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  回転軸、１２  クラッチハブ、１４  スリーブ、１６  セレクタ、１８  シンクロナイザキー、２０  ばね、２２  シンクロナイザリング、２４  クラッチギヤ、３２  溝、４２  固体潤滑剤被膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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